FENTO : ปฐมบท หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา

สำหรับความคิดของคนที่ลงมือทำ สมองกลฝังตัว มากว่ายี่สิบปี กับความไม่พึงใจที่สำนึกว่าไม่ใกล้เคียงกับคำว่าสำเร็จ ปัจจัยที่เป็นขวากหนามเพื่อไปให้ถึงสิ่งที่มุ่งหวัง ย่อมมีทั้งภายนอกภายในและภายนอก ปัจจัยภายในตัวเองนับว่าสามารถบรรเทาได้ในระดับหนึ่ง แต่ปัจจัยภายนอกนั้นนับว่าฉกาจฉกรรณ์ยิ่ง อะไรหลายอย่างหลายแนว เริ่มต้นแล้วไม่ไปถึงปลายทาง แสงสว่างปลายอุโมงค์เป็นเหมือนหลอดแอลอีดีที่สว่างจ้า เปลี่ยนเป็นกระพริบในจังหวะที่คาดหวังไม่ได้ คล้ายเหมือนโปรแกรมควบคุมมันไม่สามารถดีบักได้โดยง่าย

ในห้วงเวลาที่เตือนตัวองอยู่เสมอว่า “ลูกยังเล็ก” คำว่า “เพื่อลูก” ย่อมเป็นแรงผลักดันมหาศาลเสมอ และด้วยความคิดเชิงวิเคราะห์ที่สะสมติดตัวมาค่อนชีวิต “ของเล่น” ที่ใช้เพื่อส่งเสริมทักษะการวางแผน การลงมืออย่างมีขั้นตอนก่อนไปถึงผลงานในท้ายที่สุด ที่หมายรวมไปถึงการวางแผนทดสอบผลถูกผิด หากอาศัยตัวตนของคนชอบทำ หุ่นยนต์สำหรับใช้ในการศึกษาที่ใช้พื้นฐานของสมองกลตัวกระจ้อยร่อยที่ถูกซ่อนฝังอยู่ภายใน ที่จำเป็นต้องเหมาะสมกับวัยและนับได้ว่าเป็น“เล่น” ที่ปลูกฝังแนวคิดเรื่องโปรแกรมมิ่งทีละเล็กน้อย จึงนับว่าเป็นทั้งความท้าทายและเป็นสิ่งสมควรกระทำ

เริ่มต้นจากกำหนดว่าหุ่นควรจะทำอะไรได้ ประสบการณ์ที่ผ่านมาเตือนตัวเองว่ายิ่งต้องกำหนดด้วยว่า จะทำอะไรไม่ได้ ทำให้ภาพของความต้องการปรากฏชัดขึ้น สำหรับผู้เยาว์วัยแล้ว เห็นว่าควรจะต้องป้อนความประสงค์ระดับต่ำเตี้ยได้ มีความสามารถในโต้ตอบแบบชวนติดตาม สองสิ่งที่แรกที่ปรากฏในห้วงคำนึงแบบเฉียบพลันคือ พูดได้ และ เห็นได้

พูดได้ หมายเฉพาะเจาะจงไปว่าพูดได้ตามที่ต้องการ จำได้ว่าตอนอยู่ในวัยศึกษา เทคโนโลยี แปลงคำพูดจากถ้อยความเป็นเสียงพูด หรือ Text-to-Speech เป็นหัวข้อวิจัยที่ล้ำหน้ามาก เข้าใจว่าปัจจุบันสมัยในตอนปี 2561 น่าจะเป็นเรื่องที่เห็นเป็นรูปธรรม ที่สำคัญคือสามารถใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งเป็นหัวใจหลักในการทำ “ของเล่นไฮเทค” แล้วก็จริงอย่างที่คาดเพราะความสามารถนี้ปรากฏอยู่ในบอร์ดขนาดเล็กตามต้องการ ยิ่งกว่านั้นเป็นสินค้าของบริษัทที่สั่งสินค้ามาใช้อยู่ในงานนวัตกรรมด้านระบบสมองกลฝังตัวอยู่หลายครั้ง การอยู่ในรูปแบบมาตรฐานของโมดูลขนาดเล็กนี้ทำให้การออกแบบฮาร์ดแวร์เรียบง่ายยิ่งขึ้น อาศัยวิธีการเชื่อมต่อแบบส่งข้อมูลเรียงตามกันไปทีละบิตต่อเนื่องกันไป วนซ้ำไปจนจบครบถ้อยกระทงความ ด้วยความเร็วที่เหมาะสมและกำหนดนัดกันล่วงหน้าระหว่างผู้ส่งกับผู้รับ ในจังหวะของการรับยังสามารถส่งข้อมูลได้เพราะแยกเส้นสายทางเดินข้อมูลกันอย่างชัดเจน การสร้างเสียงตามศัพท์ที่เรียกขานว่า Speech Synthesis เสียงในภาษาอังกฤษ ก็เป็นไปตามข้อความที่เป็นข้อมูลเรียงส่งไปให้โมดูล ก็ไม่ได้แปลใจแต่ประการใดที่ไม่สามารถสร้างเสียงภาษาไทยได้ อะไรที่เป็นไทยในสินค้าไฮเทคมักจะถูกเหตุผลทางการตลาด ปิดหนทางที่เรียกกันว่าแพร่หลายมานานเนิ่นแล้ว แต่เส้นทางสายตรงเมื่อไม่ปรากฏ เส้นทางสายอ้อมก็แผ้วถางให้บังเกิดจนได้ ด้วยการเขียนคำในภาษาอังกฤษ แต่อ่านออกเสียงแล้วเป็นเสมือนไทย ถ้อยคำแบบภาษาคาราโอเกะ เหมือนฝรั่งพูดไทยจึงพอจักให้เห็นผลได้

Text-to-Speech Module

ที่จริง “เห็นได้” เป็นเพียง “หนทาง” ให้สิ่งของกับผู้เล่นเกิดปฏิสัมพันธ์กันได้ แต่จะใช้เห็นได้ให้เป็นเข้าใจได้ เล่นได้ โตตอบได้ หรืออะไรอีกหลายได้ ที่มุ่งหวังให้เป็น ยังคงต้องขบคิดกันต่อ

OpenMV Module

ความสามารถอย่างหนึ่งของ OpenMV คือการอ่านป้ายรหัส และรหัสแบบแรกที่น่าจะใช้ได้ คือ QR Code แต่ในยามนั้นการอ่านรหัสไม่ได้อยู่ในโลกที่สวยงามนัก ระยะ และมุมมอง เป็นเรื่องที่ก่อเกิดความเบื่อหน่ายได้ง่าย ยังดีที่มีรหัสอีกแบบที่ค้นคว้าเพิ่มเติมภายหลังจึงพบว่าเป็นรหัสที่ใช้ในหุ่นยนต์ล้ำยุค ด้วยรหัสที่ดูซับซ้อนน้อยกว่า QR ที่สำคัญคือในการอ่านแต่ละครั้งสามารถอ่านป้ายได้มากกว่าหนึ่งป้าย แยกแยะได้ว่าป้ายไหนรหัสอะไร มีตำแหน่งอยู่ในระนาบของการเห็นตรงบริเวณไหน ด้วยความสามารถเพียงแค่นี้ ไม่จำเป็นต้องนับรวมความสามารถของการระบุ Orientation บอกว่าป้ายหมุนเอียงไปอย่างไร Apriltag รหัสแบบก็ถือว่าเกินกว่าที่ต้องการแล้ว ป้ายที่ใช้รหัสนี้จึงกลายเป็นวิธีทางปฏิบัติที่จะใช้สอดประสานกันระหว่างคนกับหุ่น ส่วนจะเพื่ออะไร ให้ทำอะไร ขั้นตอนวิธีการควบคุมเป็นอย่างไร นั้นต้องถือว่าเป็นเรื่องของภาษาที่ต้องเข้าใจตรงกัน เพื่อให้ผู้เล่น เล่นของ ที่เป็น ของเล่น เพื่อประโยขน์ของการเรียนรู้โปรแกรมมิ่งขั้นพื้นพื้นที่จะต้องลงมือลงแรงดำเนินการกันต่อไป

รหัสแบบ Apriltag

และแล้วในงานบนเส้นทางวิศวกรรม 2018 จัดขึ้นที่คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ FENTO หุ่นยนต์เพื่อการศึกษาที่ตั้งตามชื่อของลูกคนโต “น้องเฟ้น” หนึ่งในแรงบันดาลใจหลัก ก็ปรากฏโฉมขึ้น นับว่าผลสำเร็จของความเพียรพยายามได้บรรลุผลเบื้องแรก คลิปแนะนำตัวอยู่ที่ https://youtu.be/KzWP1AH-WKw

Fento รุ่นแรก

ฮาร์ดแวร์หลักที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาดเล็กในตระกูล STM32 ออกแบบ ประกอบและทดสอบแผงวงจร รวมกระทั่ง Firmware ที่พัฒนาด้วยภาษาซี ล้วนทำกันเองในห้องปฏิบัติการวิจัยเชิงประยุกต์ระบบสื่อสารและสมองกลฝังตัว (CAESAR Lab.) ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขต บางเขน

===============================================================

“Veritas una est, fides multae et diversae sunt”

ความจริงมีหนึ่งเดียว ความเชื่อกลับแตกต่างหลากหลาย

Natusvirtus

XIII Novembris MMXXIV